[發明專利]工業環境中基于改進霍夫變換的扶梯梯級錯齒對齊方法

在審

• 申請號: 202110309271.5
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113139933A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 胡海洋;厲澤品;李忠金;李前輝;魏澤豐;陳振輝;潘健;劉翰文
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/168;G06T7/90
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱亞冠

1.工業環境中基于改進霍夫變換的扶梯梯級錯齒對齊方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟(1)、實時獲取扶梯的每一階梯級圖像，并進行噪聲去除；

步驟(2)、提取步驟(1)處理后圖像的梯級有色邊緣，對其進行邊緣檢測；

(2-1)采用閾值算法對步驟(1)圖像進行二值化處理，判斷步驟(1)處理后圖像是否存在梯級有色邊緣，若是則進行步驟2-2，反之則跳轉至步驟(1)繼續獲取圖像；

(2-2)對步驟(1)處理后圖像進行扶梯的梯級邊緣檢測，提取整個梯級輪廓；

(2-3)對步驟(2-2-2)輪廓圖利用改進霍夫變換直線檢測算法提取當前扶梯階梯的邊緣直線；具體如下：

(2-3-1)由于步驟(2-2-2)輪廓圖存在大量的邊緣點，因此這些邊緣點的直角坐標(X,Y)在極坐標系下對應著許多條直線；極坐標系下不同的直線存在交點(ρ,θ)，先判斷(ρ,θ)是否同時滿足公式(3)、(4)，如果滿足則對經過交點的直線開始計數，等經過交點的直線的數量達到一定閾值時，即判定極坐標系的交點(ρ,θ)為直角坐標系下存在的邊緣直線；如果不滿足則直接去除(ρ,θ)；

ρ_lρρ_r 式(3)

θ_minθθ_max 式(4)

其中ρ_l為坐標原點到直線的垂直距離最小的閾值；ρ_r為坐標原點到直線的垂直距離最大的閾值；θ_min是直線的垂線與橫軸順時針方向的最小的夾角；θ_max是直線的垂線與橫軸順時針方向的最大的夾角；

(2-3-2)將步驟(2-3-1)滿足條件的極坐標(ρ,θ)通過式(5)轉化成直角坐標系下(X′,Y’),(X″,Y”)；

(2-3-3)由上述坐標(X′,Y′),(X”,Y”)構成當前扶梯梯級的邊緣直線坐標點集合；

步驟(3)、判斷梯級是否發生偏移

以首個梯級檢測到的坐標點集合為標準，對后續檢測到的梯級錯齒所在直線的坐標點集合進行遍歷，得到兩個梯級坐標點之間距離最小的值；通過像素和實際場景下距離的比例S，得到后續梯級較首個梯級實際場景下的偏移距離；同時將偏移距離進行閾值比較，判定是否發生過大偏移；最后比較上述兩個梯級坐標點的水平坐標的大小，判定是左移還是右移。

2.根據權利要求1所述的工業環境中基于改進霍夫變換的扶梯梯級錯齒對齊方法，其特征在于步驟(1)梯級圖像與實際環境的關系：

L_O＝SP_O 式(1)

其中P_O是圖像中像素P_O的大小；L_O是實際環境下P_O對應的實際大小；S是實際環境距離大小與圖像像素值大小的比例。

3.根據權利要求1所述的工業環境中基于改進霍夫變換的扶梯梯級錯齒對齊方法，其特征在于步驟(2-1)具體如下：

(2-1-1)將步驟(1)圖像轉換到HSV空間；

(2-1-2)通過閾值算法將上述圖像轉換為二值圖，其中梯級有色區域為255，其余為0；

(2-1-3)在二值圖中設置九宮格，若九宮格中的255數值數量滿足公式(2)時則步驟(1)圖像保存，反之跳轉至步驟(1)繼續拍攝圖像；

sum(P_(x,y)＝255)≥V 式(2)

其中P_(x,y)為二值圖坐標點為(X,Y)的像素值；V為觸發后續霍夫變換操作的九宮格設置的閾值；sum()為求和函數。

4.根據權利要求1所述的工業環境中基于改進霍夫變換的扶梯梯級錯齒對齊方法，其特征在于步驟(2-2)具體如下：

(2-2-1)對步驟(1)處理后圖像利用邊緣檢測算法獲得初步輪廓圖；

(2-2-2)通過開運算對初步輪廓圖進行圖像處理，具體是先對初步輪廓圖進行腐蝕，去除不規整的物體邊界，再進行膨脹，獲得二次處理后的輪廓圖，同時去除了物體周圍的噪聲。